BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perpindahan kalor atau heat transfer adalah ilmu untuk meramalkan perpindahan energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu diantara benda atau material, dari termodinamika (bahasa Yunani: thermos = panas dan dynamic = perubahan/gaya ) telah kita ketahui bahwa energi yang pindah itu dinamakan kalor atau heat (panas) dengan definisi termodinamika adalah study proses dimana energi ditransfer sebagai kalor dan sebagai kerja. Kerja dilakukan ketika energi ditransfer dari suatu benda ke benda yang lain melalui cara-cara mekanis dan hubungan antara sifat-sifat (properties) materinya. Prinsip-prinsip termodinamika memainkan peranan-peranan penting (daftar pustaka no.4, hal.1), diantaranya adalah : 1. Untuk memberikan solusi akan pengurangan kosumsi sumber daya alam yang semakin menipis. 2. Dampak negatif terhadap lingkungan 3. Meningkatkan keluaran produk yang diinginkan dan pengurangan biaya total 4. Pemanfaatan dibidang rekayasa teknik pada aspek-aspek kehidupan. FT-Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercubuana 1
Peranan inilah yang membuat termodinamika menarik untuk dipelajari dimana pemanfaatannya dapat membantu atau diolah kembali menjadi suatu energi terbarukan. Dengan mudah kita jumpai aplikasi perpindahan panas pada kehidupan sehari-hari sebagai penghasil / penyimpan energi panas, contohnya adalah pada mesin kendaraan bermotor dimana pembakaran didalam ruang piston menggunakan konsep termodinamika, panas yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar memuaikan ruang piston dan mendorong piston hingga terjadi siklus yang konstan. Karakteristik gas buang dari mesin pembakaran tersebut mempunyai sifat yang bising dan bertemperatur tinggi. Oleh karena itu, diperlukan knalpot sebagai suatu sistem pembuangan yang dapat mengurangi energy suara (akustik) dari gas buang dan mengalirkan kalor dari ruang pembakaran yang secara umum hasil sisa pembakaran terdiri dari beberapa fraksi bahan bakar yang tidak terbakar. Gambar 1.1 : knalpot motor Sumber : Dokumen Pribadi FT-Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercubuana 2
Dengan memakai prinsip-prinsip perpindahan panas dilakukan penelitian untuk memanfaatkan energi panas yang tersimpan pada sistem knalpot untuk dialirkan menjadi kerja (work) yang menghasilkan nilai pada suatu sistem yang lain. Merupakan suatu tindakan yang bijaksana jika dalam suatu keperluan dalam penggunaan kendaaraan bermotor begitu banyak energi panas yang dibuang begitu saja ini dapat dimanfaatkan untuk sumber energi bagi sistem lain yang sistemnya bekerja membutuhkan panas. Dalam penelitian ini penulis menggunakan panas (kalor) pada knalpot sebagai energi potensial yang dapat digunakan pada hot box di perusahaan makanan yang mempunyai jasa antar makanan (food delivery) yang nanti nya hot box dapat menjaga suhu makanan ketika perjalanan hingga sampai kepada costumer. Gambar 1.2 : delivery food box Sumber : Dokumen Pribadi Langkah ini juga menjawab permasalahan perusahaan food delivery ketika mengantar makanan mereka ke tempat yang lebih jauh dari lokasi mereka dengan membutuhkan waktu tempuh yang lama sehingga tidak ada FT-Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercubuana 3
kekhawatiran akan makanan yang diberikan kepada kostumer sudah menjadi dingin dan tidak menarik untuk dihidangkan apalagi disantap. Perencanaan hot box dengan memanfaatkan energi panas yang terdapat di knalpot ini melalui beberapa tahapan penelitian dan uji coba (Riset). Melibatkan perhitungan diantaranya adalah: 1. Kemampuan bahan menghantarkan kalor 2. Aspek perancangan dan design 3. Konstruksi alat 4. Aplikasi dijalan saat alat di uji coba Hal terpenting yang harus dipertimbangkan adalah laju perpindahan kalor yang terjadi, seberapa cepat panas akan sampai ke dalam box dan berapa suhu yang dibutuhkan untuk menghangatkan makanan. Karena disaat alat ini ditawarkan pada pengguna (user) yang umumnya adalah perusahaan yang bergerak di jasa antar makanan (food delivery). FT-Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercubuana 4
Gambar 1.3 : Heat Transfer Knalpot Motor Ke Hot Box Sumber : Autodesk Inventor 2014 1.2. Rumusan Masalah Dengan merujuk pada latar belakang penelitian ini, maka rumusan masalah yang dibahas pada penelitian ini adalah: 1.2.1. Bagaimana merancang dan membuat alat pemindah kalor pada knalpot motor matic yamaha mio untuk dijadikan sumber panas pada sistem hot box pada food delivery. 1.3. Batasan Masalah Agar penulisan tugas akhir ini lebih terarah dan mempertajam pembahasan, maka perlu dilakukan pembatasan masalah, dengan berdasarkan FT-Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercubuana 5
pada perumusan masalah sebelumnya, adapun batasan yang akan penulis sampaikan adalah: 1.3.1. Modifikasi sillincer knalpot motor matic. 1.3.2. Pembuatan hot box dengan menggunakan prinsip adiabatik 1.3.3. Perhitungan suhu awal (T 1 ) dan suhu akhir (T 2 ) yang akan diolah menggunakan metode Log Mean Temperature Distance (LMTD) 1.4. Tujuan Penelitian Sesuai dengan perumusan masalah diatas, maka yang menjadi tujuan dalam penelitian ini adalah: 1.4.1. Membuat kotak pengantar makanan (Box food delivery) untuk menghangatkan makanan siap saji dengan memanfaatkan panas pada knalpot kendaraan bermotor type matic. 1.5. Metode Penelitian Untuk mendapatkan data yang obyektif juga valid dalam perancangan ini harus dilaksanakan dengan menggunakan metode yang tepat diantaranya adalah: 1. Studi literatur Sebagai sumber-sumber utama yang mendasari topik permasalahan serta sebagai dasar dalam perencanaan dan pembuatan. 2. Observasi Dan Eksperimen Merupakan salah satu teknik pengumpulan data/fakta yang cukup efektif untuk mempelajari suatu sistem dan mendapatkan informasi yang FT-Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercubuana 6
dibutuhkan untuk melanjutkan suatu penelitian memperoleh data dari subjek secara langsung. 3. Rancang Bangun dan Pembuatan Menjelaskan bagaimana tahapan-tahapan dalam mendesain, konstruksi alat kemudian menganalisa perhitungan dari pengujian alat ini. 1.6. Sistematika Penelitian berikut: Adapun susunan sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah, sebagai BAB I PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan, metodologi dan sistematika penulisan. BAB II LANDASAN TEORI Bab ini memperkenalkan berbagai konsep dasar dan definisi termodinamika teknik yang dipergunakan dalam perancangan. BAB III PERANCANGAN DAN ANALISA Bab ini mencakup design tentang perencanaan, cara pelaksanaan perancangan, bahan yang dipakai, konstruksi, uji penelitian, dan pengumpulan data. BAB IV PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN FT-Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercubuana 7